光電與生物電信號(hào)再生驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)研究.pdf

1、在通信系統(tǒng)中，信息傳輸成敗的關(guān)鍵在于加載到一種物理變量上而進(jìn)行傳輸?shù)男盘?hào)是否能夠在接收端再生并轉(zhuǎn)換為信息的原始表現(xiàn)形式。信息處理的目的是為了使信號(hào)能夠有效地傳輸和再生，信息能夠不失真地重現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，信息傳輸系統(tǒng)都需要轉(zhuǎn)換器或換能器，作用是把信息從一種載體(電、光、聲、機(jī)械等各種形式的信息)轉(zhuǎn)換成到另一種載體上。信源處的換能器通常是一種傳感器，而在信宿處的換能器則是與傳感器作用相逆的動(dòng)作器。不管是傳感器，還是動(dòng)作器，它們的效率常常都不高

2、。因此，為了實(shí)現(xiàn)信息的有效轉(zhuǎn)換，在信號(hào)輸入端通常需要一種前置放大器，作用是把來(lái)自傳感器的微弱信號(hào)放大到足夠高的幅度，以便于處理和傳輸。而在信號(hào)輸出端則需要一種驅(qū)動(dòng)器，作用是輸出足夠大的功率(電學(xué)上就是高電壓和/或大電流)，以驅(qū)動(dòng)動(dòng)作器給出足夠強(qiáng)的信息表達(dá)形式，使信息接收者明確無(wú)誤地獲得信息。 光纖傳輸系統(tǒng)中，需要將電信息轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，這是激光器和它的驅(qū)動(dòng)電路的主要功能。在神經(jīng)功能再生微電子系統(tǒng)中，為了在神經(jīng)中再生出神經(jīng)信號(hào)，需要

3、將物理電信號(hào)轉(zhuǎn)換為生物電信號(hào)，這是生物電極和它的驅(qū)動(dòng)電路的主要功能。本文重點(diǎn)研究激光器驅(qū)動(dòng)電路和生物電極驅(qū)動(dòng)電路。 在激光器驅(qū)動(dòng)電路方面，本文采用AMS 0.8μm BiCMOS工藝設(shè)計(jì)了用于STM-1到STM-4速率光通信系統(tǒng)的電流輸出的激光驅(qū)動(dòng)器電路。采用兩種器件電路結(jié)構(gòu)仿真了激光驅(qū)動(dòng)器電路，仿真結(jié)果顯示電路在1.25Gb/s速率時(shí)眼圖良好，輸出電流超過(guò)85mA。采用0.2μm GaAs PHEMT工藝設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了超高速光纖

4、通信系統(tǒng)用激光二極管/調(diào)制器集成驅(qū)動(dòng)器電路，芯片面積1.0mm×0.9mm。測(cè)試結(jié)果表明，采用單一+5V電源供電時(shí)直流功耗1.5W，輸出最高電壓幅度2.8V，電路最高工作速率高于24Gb/s，可以應(yīng)用于STM-64速率的SDH(synchronous digital hierarchy)光纖通信傳輸系統(tǒng)。還采用0.2μm GaAs PHEMT工藝研究設(shè)計(jì)了40Gb/s速率激光驅(qū)動(dòng)器。電路采用單一+5伏電源電壓供電。仿真結(jié)果表明，激光驅(qū)動(dòng)